Zjistěte o technologii čipového povlaku a metodách testování v jednom článku

Tento proces zahrnuje ukládání atomů nebo molekul materiálové vrstvy vrstvou na povrchu substrátu za vzniku tenkého filmu se specifickými vlastnostmi a strukturou, takže jeho růstový proces přímo ovlivňuje strukturu filmu i jeho konečné vlastnosti.

Kinetika epitaxiální růst tenkých filmů popisuje vývoj různých dynamických změn v růstovém procesu tenkých filmů, zahrnující více klíčových spojení, jako je difúze povrchu, adsorpce, desorpce a agregace. Interakce mezi těmito vazbami ovlivňuje strukturu, morfologii a vlastnosti filmu.

Když jsou atomy nebo molekuly stříleny na substrát, srazí se s povrchem substrátu, což způsobí, že se odrazí jedna část a druhá část zůstane na povrchu.

0200-00435 horní prsten, křemík

Atomy a molekuly, které zůstávají na povrchu, jsou ovlivněny jejich vlastní energií a teplotou substrátu a dochází k difúzi a migraci povrchu. Některé jsou odděleny od povrchu, zatímco jiné jsou částečně adsorbovány povrchem při vysokých teplotách za vzniku kondenzátu. Celý proces kondenzace zahrnuje kroky, jako je tvorba jádra, tvorba ostrova, sloučení a růst, vyvrcholením tvorby kontinuálního tenkého filmu.

Vysoce kvalitní epitaxiální filmy jsou základem pro výrobu dobrých zařízení a pro realizaci výroby vysoce výkonných zařízení je nutné komplexně zvážit vlastnosti materiálů, požadavků na aplikaci, růstové podmínky a další faktory při výběru růstových technologií k dosažení přesného kontroly a kvalitního růstu filmů.

Zde je několik běžných technik epitaxy tenkých filmů:

0200-00417 Vložte prsten, křemík 150 mm, plochý.

Technologie magnetron rozprašování

Magnetron rozprašování je metoda fyzické depozice. Tento typ vybavení má relativně jednoduchou strukturu, snadno se ovládá růst tenkých filmů úpravou parametrů a je vhodný pro přípravu mírně větších filmových materiálů a tato technologie je široce používána v průmyslu a laboratořích.

Schematický diagram je uveden níže, hlavně zrychlením elektronů pod působením elektrického pole, zasáhne Atom Atom Atom a ionizuje Atom Atom do AR+ a elektrony.

Když vysokorychlostní ionty argonu zasáhly cíl, cílové atomy získávají dostatek hybnosti, aby se odtrhly od cíle a padly na substrát, aby vytvořily hustý film. Technologie magnetron rozprašování je rozdělena do DC rozprašování a rozprašování frekvence rádiového frekvence. Obecně lze říci, že pokud je cílem materiál se špatnou vodivostí, jako jsou polovodiče a keramika, současným zdrojem připojeným k cíli je napájecí zdroj rádiové frekvence; Když je cílem AU, TI a další kovové materiály, připojený zdroj napájení je zdrojem DC.

Chemická depozice páry organovolných sloučenin

MOCVD je metoda chemoepitaxiálního růstu. Od 60. let 20. století byla tato technologie navržena Manasevit a dalšími společností Rockwell Company ve Spojených státech a nyní se stala hlavní technologií pro hromadnou přípravu tenkých filmů polovodičů. Přepravou reaktantů do komory nosným plynem a podstoupením chemické reakce za vhodných podmínek se příklad filmů GA2O3 bere jako příklad:

The metal-organic source is triethylgallium (TEGa), oxygen is used as the reaction gas, and the inert gas argon is used as the carrier gas, and the metal-organic reaction source required for the experiment is transmitted to the reaction chamber in the form of gas through the carrier gas, and mixed with the oxygen in the reaction chamber, and finally the thermal decomposition reaction occurs on the high-temperature substrate to form a vysoce kvalitní epitaxiální film po přesné kontrole podílu plynu.

Reakční průtokový diagram MOCVD je následující:

Technologie MOCVD má následující vlastnosti:

Může být připravena široká škála materiálů: lze jej použít k přípravě téměř všech složených polovodičových materiálů, jako jsou silicidy, nitridy, oxidy atd. Proto se tato technologie stala velmi důležitou technologií přípravy tenkého filmu v polovodičovém průmyslu.

2. Rychlost růstu je nepřetržitě nastavitelná v širokém rozmezí a je vhodná pro růst ultratenkých vrstev složených filmů. Úpravou a kontrolou průtoku proudu reaktačního plynu lze parametry, jako je rychlost růstu filmu a koncentrace dopingu, snadno během použití této technologie snadno upravit. Kromě toho, protože reakční plyn v reakční komoře může být kdykoli přepnut, může tato technologie učinit z materiálu zřejmého rozhraní během heteroepitaxiálního růstu, což vede k přípravě komplexních heterostruktur.

3. Film, který připravil, má dobrou čistotu a uniformitu, vysokou opakovatelnost a vysoký stupeň automatizace zařízení, což umožňuje hromadně produkovat velkou plochu a je vhodné pro průmyslovou výrobu.

4. Sledování monitorování dále zajišťuje kvalitu a výkon filmu během procesu růstu. Díky svým jedinečným výhodám a charakteristikám zaujímá technologie MOCVD důležité postavení v oblasti přípravy tenkého filmu Semiconductor a poskytuje silnou podporu pro vědecký výzkum a průmyslové aplikace.

Laserový molekulární paprsek epitaxy systému

Epitaxy laserového molekulárního paprsku (LMBE) se začala vyvíjet v 90. letech minulého století, je nová vysoce přesná technologie filmu, LMBE nejen zdědí výhody vysoké účinnosti, flexibility a vhodné pro různé materiály v přípravě PLD, ale také si uvědomuje, že proces růstu filmu zavádí v reálném monitorovacím procesu v oblasti růstu.

Tato technologie monitorování v reálném čase umožňuje vědcům pozorovat stav růstu filmu v reálném čase a včas upravit růstové parametry, aby se zajistilo, že kvalita a výkon filmu jsou nejlepší.

Podle charakteristik LMBE lze tuto technologii použít k pěstování polovodičových superlattových materiálů a je také vhodná pro růst vícel-vývojových, vysoce roztavených a komplexních vrstevných tenkých filmů, jako jsou supravodiče, optické krystaly, ferroelektriky, piezoelektriku, fromagnety a organické polymery.

Kromě toho může tato metoda také provést základní výzkum odpovídající interakce laserového hmoty a fyziky a chemie procesu formování filmu. Základním principem LMBE je použití vysoce energetického laseru k zasažení cíle, aby atomy na cíli spadly, dosáhly substrátu, nukleatovaly na povrchu substrátu a nadále se agregovaly a postupně se rozšířily do úplného filmu.

Schematický diagram epitaxního systému laserového molekulárního paprsku je znázorněn na obrázku níže.

Tato epitaxiální metoda má následující vlastnosti:

1. Vysoké rozlišení struktury tenkého filmu: Rychlost růstu je pomalá, obvykle asi jedna atomová vrstva za sekundu, takže epitaxiální filmová metoda růstu má rovnoměrnou kvalitu a vynikající krystalinitu, což je velmi vhodné pro růst superlattice a jiných tenkých filmů, které je třeba přesně kontrolovat.

2. Proces růstu se provádí za velmi vysokých vakuových podmínek, které mohou dosáhnout vysoce čistého epitaxiálního růstu.

3. procesu růstu a rychlost růstu lze přísně kontrolovat a lze jej monitorovat pomocí Rheeda, takže monitorování v reálném čase lze dosáhnout, aby bylo dosaženo přesné kontroly tloušťky růstu filmu.

4. Techniky charakterizace tenkého filmu obvykle používají XRD, SEM, TEM, mikroskopii atomové síly (AFM), rentgenovou fotoelektronovou spektroskopii (XPS) a ultrafialově viditelnou absorpční spektroskopii, jakož i tvorba a tvorba a formování struktury a struktury pásma.

(1) rentgenový difraktometr

XRD je prostředek ke studiu krystalové struktury a analýze složení materiálů. Hlavním pracovním principem je použití paprsku rentgenových paprsků k ozáření povrchu krystalové struktury, která má být změřena, protože rentgen a povrchová mezera v krystalu jsou podobné, takže k jevu rušení dojde a vytvoří silné difrakční okraje. Difrakční vztah uspokojuje Bragg Difrakční vzorec:

Tato testovací metoda se široce používá ve fyzice kondenzované hmoty, vědě o materiálech, mineralogii a dalších oborech, protože je pohodlná a rychlá a nezpůsobuje žádné poškození materiálu.

 

(2) Mikroskopie atomové síly

AFM může analyzovat strukturu a drsnost povrchů pevného materiálu. Pracovní princip AFM je hlavně pro použití sondy pro úplné kontaktování atomů na povrchu vzorku, který má být změřen, a pro zobrazení změn atomové síly mezi sondou a atomy povrchu analýzou rozlišení nanometru.

(3) Skenovací elektronová mikroskopie

Aplikace SEM v polovodičích je hlavně pro pozorování povrchového růstu vzorků a průřezový SEM může pozorovat analýzu růstu a tloušťky vzorků vícevrstvých. Základním principem je použití paprsku elektronů k vytvoření zvětšeného obrazu vzorku, prohledávání vzorku zaostřeným paprskem elektronů a poté prozkoumat sekundární elektrony/zpětné elektrony generované na povrchu vzorku pro zobrazování.

(4) Přenosová elektronová mikroskopie

TEM se primárně používá pro zobrazování vzorků s vysokou zvýšením. Základní princip je, že elektrony emitované elektronovou pistolí jsou zrychleny při vysokém tlaku, což je asi 100-400 kv, a poté se zaměřují na vzorek pomocí objektivu kondenzátoru. Vzorek musí být dostatečně tenký, aby procházely elektrony. Přenášené elektrony tvoří difrakční vzorec v zadní ohniskové rovině a zvětšený mikroskop v obrazové rovině.

U jiných čoček lze mikroskopické obrazy a difrakční vzorce promítnout na fosforové obrazovky pro pozorování nebo elektrofotografickou dokumentaci. Difrakční vzorec získaný touto metodou může poskytnout strukturální informace o vzorku. Při skenování testovacího vzorku se při skenování testovacího vzorku používá při skenování testovacího vzorku při skenování testovacího vzorku při skenování vzoru testu a objektivní čočka detekuje transportované elektrony ve všech bodech pro skenování testovacího vzorku a odpovídá pevné ploše asi 0. 1 nm. 1 nm. 1 nm.

Primární elektrony v STEM také generují sekundární elektrony, zpětné elektrony, rentgenové paprsky a světlo nad vzorkem, stejně jako v SEM. Neelastický rozptyl elektronů pod vzorkem lze použít k analýze ztráty elektronové energie. Díky tomu je zařízení skutečným analytickým elektronovým mikroskopem a TEM s vysokým rozlišením (HTEM) může poskytnout strukturální informace o pořadí atomů, známých také jako zobrazování mřížky. Toto je důležitý prostředek analýzy rozhraní, zejména ve vývoji polovodičových integrovaných obvodů.

(5) Rentgenová fotoelektronová spektroskopie

XPS je výkonná technika analýzy povrchové analýzy, kterou lze použít ke studiu povrchové chemie pevných materiálů. Když rentgenové paprsky ozáří povrch materiálu, úniku fotoelektronů jsou poté zachyceny speciální detekční zařízení v systému XPS. Měřením energie a množství těchto fotoelektronů lze získat množství informací o povrchových prvcích materiálu. Například různé prvky mají různé energie vazebné energie, takže analýzou distribuce energie fotoelektronů je možné určit typ prvku na povrchu materiálu. Získané výsledky dat lze použít jako abscisa s energií vazebnou elektronem jako abscissa a relativní intenzita jako ordinát pro vykreslení fotoelektronového spektra materiálu pro analýzu informací o vzorku.

(6) UV-vis absorpční spektroskopie

Molekula látky má schopnost absorbovat elektromagnetické vlny z ultrafialové do viditelné oblasti (obecně 190-800 nm), což má za následek přechod jeho valenčních elektronů z pozemního stavu do excitovaného stavu, tj. Ultrafialovou viditelnou absorpční spektrum. Analýzou dat z UV-vis spektra lze získat hlavní absorpční pásma materiálu. V kombinaci s vzorem TAUC je odvozena šířka mezery pásma.